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本科生毕业设计（论文）XK5040数控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计学院、系机械工程系专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号指导教师姓名职称2007年5月XK5040数控立式铣床及控制系统设计论文1摘要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。由于本文采用8031单片机控制系统，因此，设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。可实用于加工精度较高的场合。关键词数控技术，立式铣床，设计XK5040数控立式铣床及控制系统设计论文2ABSTRACTTHENUMERICALCONTROLENGINEBEDISTHEDIGITALPROCESSCONTROLENGINEBED,ISONEKINDOFAUTOMATEDENGINEBED,THENUMERICALCONTROLTECHNOLOGYISTHECOREWHICHTHENUMERICALCONTROLENGINEBEDSTUDIES,ISTHEMANUFACTURINGINDUSTRYREALIZATIONAUTOMATION,THENETWORK,THEFLEXIBILITY,THEINTEGRATEDFOUNDATIONALONGWITHTHEMANUFACTURETECHNOLOGYDEVELOPMENT,THEMODERNNUMERICALCONTROLENGINEBEDWITHTHEAIDOFTHEMODERNDESIGNTECHNOLOGY,THEWORKINGPROCEDUREINTENSIFICATIONANDTHENEWFUNCTIONPARTCAUSEDTHEENGINEBEDTHEPROCESSINGSCOPE,THEDYNAMICPERFORMANCE,THEPROCESSINGPRECISIONANDTHERELIABILITYHADTHEENORMOUSENHANCEMENTTHISARTICLEMAINLYCARRIESONTHEDESIGNTOTHEXK5040NUMERICALCONTROLVERTICALMILLINGMACHINEANDTHECONTROLSYSTEM,FIRSTANALYZESTHEVERTICALMILLINGMACHINETHEPROCESSINGCHARACTERISTICANDTHEPROCESSINGREQUESTDETERMINESITSHOSTPARAMETER,INCLUDINGMOVEMENTANDDYNAMICPARAMETER；CARRYONTHEHOSTKINEMATICSCHEMEACCORDINGTOTHEHOSTPARAMETERANDTHEDESIGNREQUEST,ENTERSFORTHESYSTEMANDTHECONTROLSYSTEMHARDWARECIRCUITDESIGNMAINLYCARRIESONTHEHOSTKINEMATICSCHEMEANDENTERSFORTHESYSTEMMECHANISMDESIGNANDTHEBALLBEARINGGUIDESCREWANDELECTRICSTEPPINGMOTORSHAPINGANDTHEEXAMINATION；REGARDINGCONTROLSYSTEMBECAUSEHEREMAINLYAIMSATTHEECONOMYNUMERICALCONTROLMILLINGMACHINETHEDESIGN,HEREUSESELECTRICSTEPPINGMOTOROPENLOOPCONTROL,THECOMPUTERSYSTEMUSESTHEHIGHPERFORMANCEPRICECOMPAREDTOTHEMCS51SERIESMONOLITHICEXPANSIONSYSTEM,MAINLYCARRIESONTHECENTRALPROCESSINGELEMENTTHECHOICE,THEMEMORYEXPANSIONANDTHECONNECTIONCIRCUITDESIGNBECAUSETHISARTICLEUSES8,031MONOLITHICINTEGRATEDCIRCUITSCONTROLSYSTEM,THEREFORE,DESIGNSTHEVERTICALMILLINGMACHINEPERFORMANCEPRICEISHIGHERTHAN,SATISFIESTHEEFFICIENTREQUESTBUTPRACTICALTOPROCESSINGPRECISIONHIGHERSITUATIONKEYWORDSNUMERICALCONTROLTECHNOLOGY，VERTICALMILLINGMACHINE，DESIGNXK5040数控立式铣床及控制系统设计论文3目录摘要11总体设计511、铣床简介512、XK5040型数控铣床的总体布局、主要技术参数及总传动系统图5121XK5040型数控铣床的总体布局5122XK5040型数控铣床的主要技术参数6123总传动系统图82主运动系统设计921传动系统设计9211参数的拟定9212传动结构或结构网的选择9213转速图拟定11214齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制13２２传动件的估算与验算16221传动轴的估算和验算16２２２齿轮模数的估算19２３展开图设计24２３１结构实际的内容及技术要求24２３２齿轮块的设计25２３３传动轴设计27２３４主轴组件设计30２４制动器设计35２４１按扭矩选择35２５截面图设计36２５１轴的空间布置37２５２操纵机构37２５３润滑37２５４箱体设计的确有关问题38３进给系统设计40３１总体方案设计40３１１对进给伺服系统的基本要求40３１２进给伺服系统的设计要求40３１３总体方案40３２进给伺服系统机械部分设计41３２１确定脉冲当量，计算切削力41３２２滚珠丝杆螺母副的计算和造型43３２３齿轮传动比计算51３２４步进电机的计算和选型52３２５进给伺服系统机械部分结构设计62４控制系统设计6641绘制控制系统结构框图6642选择中央处理单元（CPU）的类型6643存储器扩展电路设计67XK5040数控立式铣床及控制系统设计论文4４３１程序存储器的扩展67４３２数据存储器的扩展68４４I/O接口电路及辅助电路设计68４４１I/O接口电路设计68４４２步进电机接口及驱动电路69４２３其他辅助电路70参考文献73致谢74
